自動墻壁清洗機的結構設計

高清揚 安琪 王浩鑫 蔡萬震

摘要：現有的半自動化清洗機不能夠很好的滿足現階段的清洗任務，通常是由人在吊籃內部通過吊籃垂直升降系統進行人工清洗作業，這樣增加了清?洗時間，效率較低，因此，通過查找一些文獻資料、實地勘察，在現有清洗機的基礎上進行了機械結構優化，選擇合適電機，并對軸、齒輪進行校核計算，對比現有的墻壁清洗機工作原理，提高工作效率，降低制造成本，選擇合理的負壓吸附爬行系統，合理確定清洗機的刷子類型（盤刷、滾刷），確定自動墻 壁清洗機的整體外形結構。

關鍵詞：墻壁清洗機;負壓吸附;盤刷

Abstract：Existing in the semi-automatic cleaning machine can't meet the current cleaning tasks well，usually by people within the hanging basket by basket vertical lift system for manual cleaning，this increases the cleaning time，low efficiency，therefore，by looking up some documents，field investigation，on the basis ofthe existing cleaning machine to optimize the mechanical structure and choosing appropriate motor，And carries on the checking calculation ofshaft，gear，comparing the existing wall cleaning machine working principle，take the essence to the dregs，improve work efficiency，reduce manufacturing cost，choose reasonable negative pressure adsorption crawl system，the advantages ofreasonable brush type（disc brush and roller），determine the advantages ofautomatic wall shape structure as a whole.

Keywords：wall cleaning machine;negative pressure adsorption;disc brush

引言

隨著我國國民經濟的不斷進步與快速發展，城市群不斷壯大擴充，城 市的主體建筑也逐漸變得更為規范、完善。千姿百態的大型綠色建筑物讓 人看起來眼花繚亂充滿無限向往。特別指很多高樓外墻可以用不同的裝飾 建筑材料的裝修，外粉刷墻壁使用各式各樣的油漆、施工墻磚、瓷磚、馬 賽克或是涂刷不同的顏料來遮蔽日光輻射、粉塵，有的是人為故意刻畫或 是意外事故造成的外觀損壞，因此建筑物表面會變得變得臟亂斑斑、烏漆 嘛黑。建筑物的表面如同個人身上的外衣想要始終保持干燥整潔必須時常 清潔打掃，只有這樣才能始終保持干凈利落、一塵不染[1]。在外墻清潔方面，世界各國都很重視，尤其是旅游大國，這是一個國家的形象和體面，為了 維持衛生整潔，研究制定和出臺了一系列全國各地相應的法規驗證錄取等 衛生教規則，如何保持建筑物的表面清潔驗證是一個重要因素和指標，高 層建筑的外墻特別引人注目，自然也在安全質量檢查工作的范圍之內。

1 自動墻壁清洗機的總體設計

1.1 自動墻壁清洗機的基本結構設計

為了滿足清洗要求，清洗機主要由箱體、大架、防護罩、前滾刷、后 滾刷、盤刷、射流孔、儲液箱、刮水板、輪子、變速箱等組成。墻壁清洗 機先是通過涵道風壓系統產生壓強差，配合底部輪子行走，調整合適的風 壓，不至于因為壓力過大損壞零部件，下方清洗刷動作，完成清洗任務。

1.2 自動墻壁清洗機的工作原理

如圖 1 所示，主機采用負壓吸附的方式，選用涵道風壓系統對空氣的 壓縮所產生的壓力將機器緊緊吸附在墻體表面，涵道風壓系統很巧妙的避 免了因墻面縫隙而使得吸盤負壓不勞的現象[2] ，避免了安全隱患的存在。

其中清洗系統由前滾刷、射流孔、盤刷、后滾刷、刮水板、儲液箱，幾部分組成，前滾刷進行初步清掃灰塵、蜘蛛網、污漬等，緊接著射流孔 會對墻壁面的灰塵、污漬進一步壓力噴掃、清除。為了避免因常年風吹日 曬造成的污漬，不易清掃，滾刷后面開有射流孔水槽，用射流孔噴掃時為了提高清潔效率會在水中兌入一定比例的清洗液。雖然加入適量清洗液能?更快更便捷的完成清掃任務，但是由于清洗液是化學提取物，含有化學物?質，具有腐蝕性，為了避免加入一定量的清洗液分布不均，不能及時風干、 消散，會對有些墻壁面造成腐蝕，緊接著又開設了兩組盤刷，前后兩組盤?型清洗刷，電機通過錐形齒輪將轉動傳遞到其中一個盤式清洗刷上，再通?過齒輪傳動系統將轉動傳遞到另一個刷上。兩刷的旋轉方向相反，轉向方?式兩種不同，包絡線形狀可以達到更好的清洗效果。盤刷清洗過后緊接著?又是一道后滾刷，后滾刷是尼龍布材質，在整個清洗系統中，后滾刷持續?轉動，承擔著擦干、吸收多余的清洗液的作用，最后一道刮水板采用橡膠?材質，通過與墻壁的摩擦產生的熱量來去除殘留的清洗液，使清洗后的部?分迅速干燥，防止殘留的清洗液腐蝕墻面[3]。

執行系統則是由底部的輪子、變速箱構成，由六組液壓升起輪配合涵 道風壓系統 8 使用，主要用在跨越階梯面完成清掃任務，舵機控制陀螺儀 穩定器控制涵道風機爬升的角度，底部升降輪開始動作，升起或是降落保 持整機相對于墻體表面的平衡，從而完成跨越階梯面的要求，多快、高效 的完成清掃任務。墻面清洗器可在墻上進行自由位移，進行清潔工作。

2 自動墻壁清洗機配套動力確定

根據清洗機的設計要求，整機重量越輕，材質越好，通過使用液體清 洗，刷子的耐腐蝕性也越好，因此，材質首先選用鋁合金材料和非金屬材 料。齒輪的材料經選擇和任何位置的齒輪減速器比較，使用 45 回火鋼或 45Cr，如在金屬加工技術人員的手冊中描述。框架采用鋁合金，其他部件 選用輕量化材料

3 結語

本文設計出了一款工作效率高，適應墻面多，工作壽命長的新型墻面 自動清洗機。這一款機器，在市面上原有的墻壁清洗機基礎上，增加了射 流孔用來實現高壓噴掃清洗的功能。還增加了可以去除殘余清洗劑的刮水 板，這樣就可以避免對墻面的腐蝕。這兩個功能的增加比傳統市面上的清 洗機更加的適用于墻面的清洗。而且清洗的墻面干凈整潔，不會因為殘余 物質而腐蝕。

參考文獻：

[1]于今，劉雪飛.一種新型爬壁機器人研究[J].液壓與氣動，2019，26 （10）：20-22.

[2]王會，張倩倩.高層建筑玻璃墻壁清洗機的結構設計[J].河南科 技.2019，13（02）：36-37.

[3]周廣智.墻壁自動墻壁清洗機設計[J].山東工業技術，2016，46（18）：135-298.

作者簡介：高清揚，2002 年 10 月出生，青島黃海學院，智能制造學院，機器人工程，本科在讀。

此文章為校級大學生創新創業訓練項目：自動墻壁清洗機，項目編號：202113320266，的階段性成果。